«Шаттл»
«Шаттл» — многоразовый транспортный космический корабль (МТКК). Корабль имеет три жидкостных ракетных двигателя (ЖРД), работающих на водороде. Окислитель- жидкий кислород. Для совершения выхода на околоземную орбиту требуется огромное количество топлива и окислителя. Поэтому топливный бак является самым большим элементом системы «Спейс Шаттл». Космический корабль располагается на этом огромном баке и соединен с ним системой трубопроводов по которым подаётся топливо и окислитель на двигатели «Шаттла».
И всё равно, трех мощных двигателей крылатого корабля не хватает для выхода в космос. К центральному баку системы крепятся два твердотопливных ускорителя — самых мощных ракет в истории человечества на сегодняшний день. Наибольшая мощность необходима именно при старте, чтобы сдвинуть многотонный корабль и поднять его на первые четыре с половиной десятка километров. Твердотопливные ракетные ускорители берут на себя 83% нагрузки.
Взлетает очередной «Шаттл»
На высоте 45 км твердотопливные ускорители выработав все топливо отделяются от корабля и на парашютах приводняются в океане. Дальше, до высоты 113 км, «шаттл» поднимается с помощью трех ЖРД. После отделения бака, корабль летит еще 90 секунд по инерции и затем, на короткое время, включаются два двигателя орбитального маневрирования, работающие на самовоспламеняющемся топливе. И «шаттл» выходит на рабочую орбиту. А бак входит в атмосферу, где и сгорает. Отдельные его части падают в океан.
Отделение твердотопливных ускорителей
Двигатели орбитального маневрирования предназначены, как можно понять из их названия, для различных маневров в космосе: для изменения параметров орбиты, для причаливания к МКС или к другим космическим аппаратам находящихся на околоземной орбите. Так «шаттлы» несколько раз наведывались к орбитальному телескопу «Хаббл» для проведения сервисного обслуживания.
И, наконец, эти двигатели служат для создания тормозного импульса при возвращении на Землю.
Орбитальная ступень выполнена по аэродинамической схеме моноплана-бесхвостки с низкорасположенным дельтавидным крылом с двойной стреловидностью передней кромки и с вертикальным оперением обычной схемы. Для управления в атмосфере используются двухсекционный руль направления на киле (здесь же воздушный тормоз), элевоны на задней кромке крыла и балансировочный щиток под хвостовой частью фюзеляжа. Шасси убирающееся, трёхстоечное, с носовым колесом.
Длина 37,24 м, размах крыла 23,79 м, высота 17,27 м. «Сухой» вес аппарата около 68 т, взлётный – от 85 до 114 т (в зависимости от задачи и полезной нагрузки), посадочный с возвращаемым грузом на борту – 84,26 т.
Важнейшей особенностью конструкции планера является его теплозащита.
В самых теплонапряженных местах (расчётная температура до 1430º С) применен многослойный углерод-углеродный композит. Таких мест немного, это в основном носок фюзеляжа и передняя кромка крыла. Нижняя поверхность всего аппарата (разогрев от 650 до 1260º С) покрыта плитками из материала на основе кварцевого волокна. Верхняя и боковые поверхности частично защищаются плитками низкотемпературной изоляции – там, где температура составляет 315–650º С; в остальных местах, где температура не превышает 370º С, используется войлочный материал, покрытый силиконовой резиной.
Общий вес теплозащиты всех четырёх типов составляет 7164 кг.
Орбитальная ступень имеет двухпалубную кабину для семи астронавтов.
Верхняя палуба кабины шаттла
В случае расширенной программы полёта или при выполнении спасательных операций на борту шатла может находиться до десяти человек. В кабине – органы управления полётом, рабочие и спальные места, кухня, кладовая, санитарный отсек, шлюзовая камера, посты управления операциями и полезной нагрузкой, другое оборудование. Общий герметизированный объём кабины – 75 куб. м, система жизнеобеспечения поддерживает в нем давление 760 мм рт. ст. и температуру в диапазоне 18,3 – 26,6º С.
Эта система выполнена в открытом варианте, то есть без использования регенерации воздуха и воды. Такой выбор обусловлен тем, что продолжительность полётов шаттла была задана в семь суток, с возможностью её доведения до 30 суток при использовании дополнительных средств. При такой незначительной автономности установка аппаратуры регенерации означала бы неоправданное увеличение веса, потребляемой мощности и сложности бортового оборудования.
Запаса сжатых газов хватает на восстановления нормальной атмосферы в кабине в случае одной полной разгерметизации или на поддержание в ней давления 42,5 мм рт. ст. в течение 165 минут при образовании небольшого отверстия в корпусе вскоре после старта.
Грузовой отсек размерами 18,3 х 4,6 м и объемом 339,8 куб. м снабжен «трёхколенным» манипулятором длиной 15,3 м. При открытии створок отсека вместе с ними поворачиваются в рабочее положение радиаторы системы охлаждения. Отражательная способность панелей радиаторов такова, что они остаются холодными, даже когда на них светит Солнце.
Что может «Спейс шаттл» и как он летает
Если представить себе систему в собранном виде, летящую горизонтально, мы увидим внешний топливный бак в качестве её центрального элемента; к нему сверху пристыкован орбитер, а по бокам – ускорители. Полная длина системы равна 56,1 м, а высота – 23,34 м. Габаритная ширина определяется размахом крыла орбитальной ступени, то есть составляет 23,79 м. Максимальная стартовая масса – около 2 041 000 кг.
О величине полезного груза столь однозначно говорить нельзя, так как она зависит от параметров целевой орбиты и от точки старта корабля. Приведем три варианта. Система «Спейс шаттл» способна выводить:
– 29 500 кг при пуске на восток с мыса Канаверал (Флорида, восточное побережье) на орбиту высотой 185 км и наклонением 28º;
– 11 300 кг при пуске из Центра космических полётов им. Кеннеди на орбиту высотой 500 км и наклонением 55º;
– 14 500 кг при пуске с базы ВВС «Ванденберг» (Калифорния, западное побережье) на приполярную орбиту высотой 185 км.
Для шаттлов были оборудованы две посадочные полосы. Если шаттл садился вдали от космодрома, домой возвращался верхом на Боинге-747
Боинг-747 везет шаттл на космодром
Всего было построено пять шаттлов (два из них погибли в катастрофах) и один прототип.
При разработке предусматривалось, что шаттлы будут совершать по 24 старта в год, и каждый из них совершит до 100 полётов в космос. На практике же они использовались значительно меньше - к закрытию программы летом 2011 года было произведено 135 пусков, из них «Дискавери» - 39, «Атлантис» - 33, «Колумбия» - 28, «Индевор» - 25, «Челленджер» - 10.
Экипаж шаттла состоит из двух астронавтов - командира и пилота. Наибольший экипаж шаттла - восемь астронавтов («Challenger», 1985 год).
Советская реакция на создание «Шаттла»
На руководителей СССР разработка «шаттла» произвела большое впечатление. Посчитали, что американцы разрабатывают орбитальный бомбардировщик вооруженный ракетами «космос — земля». Огромные размеры «шаттла» и его возможность возвращать на Землю груз до 14,5 тонн были истолкованы как явная угроза похищения советских спутников и даже советских военных космических станций типа «Алмаз», которые летали в космосе под названием «Салют». Эти оценки были ошибочными, так как США еще в 1962 году отказались от идеи космического бомбардировщика в связи с успешным развитием атомного подводного флота и баллистических ракет наземного базирования.
«Союз» мог легко поместиться в грузовом отсеке «Шаттла»
Советские эксперты не могли понять зачем нужны 60 запусков «шаттлов» в год — один запуск в неделю! Откуда должны были взяться множество космических спутников и станций для которых необходим будет «Шаттл»? Советские люди, живущие в рамках другой экономической системы, не могли даже себе представить, что руководством НАСА, усиленно проталкивающим новую космическую программу в правительстве и конгрессе, руководил страх остаться без работы. Лунная программа близилась к завершению и тысячи высококвалифицированных специалистов оказывались не у дел. И, самое главное, перед уважаемыми и очень хорошо оплачиваемыми руководителям НАСА возникала неутешительная перспектива расставания с обжитыми кабинетами.
Поэтому было подготовлено экономическое обоснование о большой финансовой выгоде многоразовых транспортных космических кораблей в случае отказа от одноразовых ракет. Но для советских людей было абсолютно непонятно, что президент и конгресс могут тратить общенациональные средства только с большой оглядкой на мнение своих избирателей. В связи с чем в СССР воцарилось мнение, что американцы создают новый КК под какие-то будущие непонятные задачи, скорее всего военные.
Многоразовый космический корабль «Буран»
В Советском Союзе первоначально планировалось создать усовершенствованную копию «Шаттла» — орбитальный самолет ОС-120, весом в 120 тонн.(Американский челнок весил 110 тонн при полной загрузке) .В отличие от «Шаттла» предполагалось снабдить «Буран» катапультируемой кабиной для двух пилотов и турбореактивными двигателями для посадки на аэродроме.
На почти полном копировании «шаттла» настаивало руководство вооруженных сил СССР. Советская разведка сумела к этому времени добыть много информации по американскому КК. Но оказалось не все так просто. Отечественные водородно-кислородные ЖРД оказались большими по размеру и более тяжелыми, чем американские. К тому же по мощности они уступали заокеанским. Поэтому вместо трех ЖРД надо было устанавливать четыре. Но на орбитальном самолете для четырех маршевых двигателей места просто не было.
У «шаттла» 83 % нагрузки на старте несли два твердотопливных ускорителя. В Советском Союзе таких мощных твердотопливных ракет разработать не удалось. Ракеты подобного типа использовались в качестве баллистических носителей ядерных зарядов морского и наземного базирования. Но они не дотягивали до нужной мощности очень и очень много. Поэтому у советских конструкторов была единственная возможность — использовать в качестве ускорителей жидкостные ракеты. По программе «Энергия-Буран» были созданы очень удачные керосино-кислородные РД-170, которые и послужили альтернативой твердотопливным ускорителям.
Само расположение космодрома Байконур вынуждало конструкторов увеличивать мощность своих ракет-носителей. Известно, что чем ближе стартовая площадка к экватору, тем больший груз одна и та же ракета может вывести на орбиту. У американского космодрома на мысе Канаверал преимущество перед Байконуром составляет 15%! То есть, если ракета стартующая с Байконура может поднять 100 тонн, то она же при запуске с мыса Канаверал выведет на орбиту 115 тонн!
Географические условия, отличия в технологии, характеристики созданных двигателей и разный конструкторский подход — оказали своё влияние на облик «Бурана». Исходя из всех этих реалий была разработана новая концепция и новый орбитальный корабль ОК-92, весом 92 тонны. Четыре кислородно-водородных двигателя перенесли на центральный топливный бак и получилась вторая ступень ракеты-носителя «Энергия». Вместо двух твердотопливных ускорителей было решено применить четыре ракеты на жидком топливе керосин-кислород с четырехкамерными двигателями РД-170. Четырехкамерный — это значит с четырьмя соплами.Сопло большого диаметра изготовить крайне сложно. Поэтому конструкторы идут на усложнение и утяжеление двигателя проектируя его с несколькими соплами меньшего размера. Сколько сопел, столько и камер сгорания с кучей трубопроводов подачи топлива и окислителя и со всеми «причандалами» . Эта связка выполнена по традиционной, «королёвской» ,схеме, аналогичной «союзам» и «востокам», стала первой ступенью «Энергии».
«Буран» в полете
Сам крылатый корабль «Буран» стал третьей ступенью ракеты-носителя, подобно тем же «Союзам». Разница лишь в том, что «Буран» располагался на боку второй ступени, а «Союзы» на самой верхушке ракеты-носителя. Таким образом получилась классическая схема трехступенчатой одноразовой космической системы, с тем лишь отличием, что орбитальный корабль был многоразовым.
Многоразовость была еще одной проблемой системы «Энергия — Буран». У американцев, «шаттлы» были рассчитаны на 100 полетов. Например, двигатели орбитального маневрирования могли выдержать до 1000 включений. Все элементы (кроме топливного бака) после профилактики были пригодны для запуска в космос.
Твердотопливный ускоритель подобран специальным судном
Твердотопливные ускорители опускались на парашютах в океан, подбирались специальными судами НАСА и доставлялись на завод изготовитель, где проходили профилактику и начинялись топливом. Сам «Шаттл» тоже проходил тщательную проверку, профилактику и ремонт.
Министр обороны Устинов в ультимативной форме требовал, чтобы система «Энергия — Буран» была максимально пригодной к повторному использованию. Поэтому конструкторы вынуждены были заняться этой проблемой. Формально боковые ускорители числились многоразовыми, пригодными для десяти пусков. Но фактически до этого дело не дошло по многим причинам. Взять хотя бы то, что американские ускорители шлепались в океан, а советские падали в казахстанской степи, где условия приземления были не такие щадящие как теплые океанские воды. Да и жидкостная ракета- создание более нежное. чем твердотопливная.»Буран» тоже был рассчитан на 10 полетов.
В общем многоразовой системы не получилось, хотя достижения были очевидными. Советский орбитальный корабль, освобожденный от больших маршевых двигателей, получил более мощные двигатели для маневрирования на орбите. Что, в случае его использования в качестве космического «истребителя-бомбардировщика», давало ему большие преимущества. И плюс ещё турбореактивные двигатели для полета и посадки в атмосфере. Кроме этого была создана мощная ракета с первой ступенью на керосиновом топливе, а вторая на водородном. Именно такой ракеты не хватало СССР чтобы выиграть лунную гонку. «Энергия» по своим характеристикам была практически равноценна американской ракете «Сатурн-5″ отправившей на Луну «Аполлон-11″.
«Бурaн» имeет бoльшoе внeшнeе cхoдcтвo c aмeрикaнcким «Шaттлoм». Кoрaбль пocтрoен пo cхeмe cамoлeтa типa «бecхвocткa» c трeугoльным крылoм пeрeмeннoй cтрeлoвиднocти, имeет aэрoдинaмичecкиe oргaны упрaвлeния, рaбoтaющиe при пocадкe пocлe вoзврaщeния в плoтныe cлoи aтмocфeры – руль нaпрaвлeния и элeвoны. Oн был cпocобeн cовeршaть упрaвляeмый cпуcк в aтмocфeрe c бoкoвым мaнeврoм дo 2000 килoмeтрoв.
Длинa «Бурaнa» – 36,4 мeтрa, рaзмaх крылa – oкoлo 24 мeтрa, выcотa кoрaбля нa шacси – бoлeе 16 мeтрoв. Cтaртoвaя мacсa кoрaбля – бoлeе 100 тoнн, из кoтoрых 14 тoнн прихoдитcя нa тoпливo. В нocовoй oтcек вcтaвлeнa гeрмeтичнaя цeльнocвaрнaя кaбинa для экипaжa и бoльшeй чacти aппaрaтуры для oбecпeчeния пoлeтa в cоcтaвe рaкeтнo-кocмичecкoгo кoмплeкcа, aвтoнoмнoгo пoлeтa нa oрбитe, cпуcкa и пocадки. Oбъeм кaбины – бoлeе 70 кубичecких мeтрoв.
При вoзврaщeнии в плoтныe cлoи aтмocфeры нaибoлeе тeплoнaпряжeнныe учacтки пoвeрхнocти кoрaбля рacкaляютcя дo 1600 грaдуcов, тeплo жe, дoхoдящeе нeпocрeдcтвeннo дo мeтaлличecкoй кoнcтрукции кoрaбля, нe дoлжнo прeвышaть 150 грaдуcов. Пoэтoму «Бурaн» oтличaлa мoщнaя тeплoвaя зaщитa, oбecпeчивaющaя нoрмaльныe тeмпeрaтурныe уcлoвия для кoнcтрукции кoрaбля при прoхoждeнии плoтных cлoев aтмocфeры вo врeмя пocадки.
Тeплoзaщитнoе пoкрытиe из бoлeе 38 тыcяч плитoк изгoтoвлeнo из cпeциaльных мaтeриaлoв: квaрцeвoе вoлoкнo, выcокoтeмпeрaтурныe oргaничecкиe вoлoкнa, чacтичнo мaтeриaл нa ocнoвe углeрoдa. Кeрaмичecкaя брoня oблaдaeт cпocобнocтью aккумулирoвaть тeплo, нe прoпуcкaя eгo к кoрпуcу кoрaбля. Oбщaя мacсa этoй брoни cоcтaвилa oкoлo 9 тoнн.
Длинa грузoвoгo oтcекa «Бурaнa» – oкoлo 18 мeтрoв. В eгo oбширнoм грузoвoм oтcекe мoг рaзмecтитьcя пoлeзный груз мacсoй дo 30 тoнн. Тудa мoжнo былo пoмecтить крупнoгaбaритныe кocмичecкиe aппaрaты – бoльшиe cпутники, блoки oрбитaльных cтaнций. Пocадoчнaя мacсa кoрaбля – 82 тoнны.
«Бурaн» ocнacтили вcеми нeoбхoдимыми cиcтeмaми и oбoрудoвaниeм кaк для aвтoмaтичecкoгo, тaк и для пилoтируeмoгo пoлeтa. Этo и cрeдcтвa нaвигaции и упрaвлeния, и рaдиoтeхничecкиe и тeлeвизиoнныe cиcтeмы, и aвтoмaтичecкиe уcтрoйcтвa рeгулирoвaния тeплoвoгo рeжимa, и cиcтeмa жизнeoбecпeчeния экипaжa, и мнoгoе-мнoгoе другoе.
Кабина Бурана
Ocнoвнaя двигaтeльнaя уcтaнoвкa, двe группы двигaтeлeй для мaнeврирoвaния рacпoлoжeны в кoнцe хвocтoвoгo oтcекa и в пeрeднeй чacти кoрпуcа.
18 ноября 1988 года «Буран» отправился в свой полет в космос. Он был запущен с помощью ракеты-носителя «Энергия».
После выхода на околоземную орбиту «Буран» сделал 2 витка вокруг Земли (за 205 минут), затем начал снижение на Байконур. Посадка была произведена на специальном аэродроме Юбилейный.
Полет прошел в автоматическом режиме, экипажа на борту не было. Полет по орбите и посадка произведены с помощью бортового компьютера и специального программного обеспечения. Автоматический режим полета явился главным отличием от Спейс Шаттла, в котором посадку производят в ручном режиме астронавты. Полет Бурана вошел в книгу рекордов Гиннеса как уникальный (ранее никто не сажал космические аппараты в полностью автоматическом режиме).
Автоматическая посадка 100-тонной громадины – очень сложная штука. Мы не делали никакого «железа», только программное обеспечение режима посадки – от момента достижения (при снижении) высоты 4 км до остановки на посадочной полосе. Я попробую очень коротко рассказать, как делалась эта алгоритмия.
Сначала теоретик пишет алгоритм на языке высокого уровня и проверяет его работу на контрольных примерах. Этот алгоритм, который пишет один человек, «отвечает» за одну какую-нибудь, сравнительно небольшую, операцию. Затем происходит объединение в подсистему, и её тащат на моделирующий стенд. В стенде «вокруг» рабочего, бортового алгоритма размещены модели – модель динамики аппарата, модели исполнительных органов, датчиковых систем и др. Они тоже написаны на языке высокого уровня. Таким образом, алгоритмическая подсистема проверяется в «математическом полёте».
Потом подсистемы собираются вместе и опять проверяются. А потом алгоритмы «переводятся» с языка высокого уровня на язык бортовой машины (БЦВМ). Для их проверки, уже в ипостаси бортовой программы, существует другой моделирующий стенд, в составе которого есть бортовая ЭВМ. А вокруг неё наверчено то же – математические модели. Они, конечно, модифицированы по сравнению с моделями в чисто математическом стенде. Модель «крутится» в большой ЭВМ общего назначения. Не забывайте, это были 1980-е годы, персоналки только начинались и были совсем маломощными. Это было время мэйнфреймов, у нас стояла спарка из двух ЕС-1061. А для связи бортовой машины с матмоделью в универсальной ЭВМ нужно специальное оборудование, оно в составе стенда нужно ещё для разных задач.
Этот стенд мы называли полунатурным – ведь в нём, кроме всякой математики, была настоящая БЦВМ. На нём реализовался режим работы бортовых программ, очень близкий к режиму реального времени. Долго объяснять, но для БЦВМ он был неотличим от «настоящего» реального времени.
Когда-нибудь я соберусь и напишу, как происходит режим полунатурного моделирования – для этого и других случаев. А пока я только хочу объяснить состав нашего отделения – того коллектива, который всё это делал. В нём был комплексный отдел, который разбирался с датчиковыми и исполнительными системами, задействованными в наших программах. Был алгоритмический отдел – эти собственно писали бортовые алгоритмы и отрабатывали их на математическом стенде. Наш отдел занимался а) переводом программ на язык БЦВМ, б) созданием специального оборудованием для полунатурного стенда (здесь я и работал) и в) программами ля этого оборудования.
В нашем отделе были даже свои конструкторы, чтобы делать документацию для изготовления наших блоков. И ещё был отдел, занимавшийся эксплуатацией помянутой спарки ЕС-1061.
Выходным продуктом отделения, а значит, и всего КБ в рамках «буранной» темы, была программа на магнитной ленте (1980-е!), которую везли отрабатывать дальше.
Дальше – это стенд предприятия-разработчика системы управления. Ведь ясно же, что система управления летательного аппарата – это не только БЦВМ. Эту систему делало значително более крупное, чем мы, предприятие. Они были разработчиками и «собственниками» БЦВМ, они набивали её множеством программ, выполняющих весь комплекс задач по управлению кораблём от предстартовой подготовки до послепосадочного выключения систем. А нам, нашей посадочной алгоритмии, в той БЦВМ отводилась только часть машинного времени, параллельно (точнее, я бы сказал, квазипараллельно) работали другие программные системы. Ведь, если мы рассчитываем траекторию посадки, то это не значит, что нам уже не нужно стабилизировать аппарат, включать-выключать всевозможное оборудование, поддерживать тепловые режимы, формировать телеметрию и прочая, и прочая, и прочая…
Однако вернёмся к отработке режима посадки. После отработки в штатной резервированной БЦВМ в составе всей совокупности программ эту совокупность везли на стенд предприятия-разработчика корабля «Буран». А там был стенд, называвшийся полноразмерным, в котором задействован целый корабль. При работе программ он помахивал элевонами, гудел приводами и всякое такое прочее. И сигналы шли от настоящих акселерометров и гироскопов.
Потом я насмотрелся этого всего на разгоннике «Бриз-М», а пока моя роль была совсем скромной. За пределы своего КБ я не выезжал…
Итак, прошли полноразмерный стенд. Думаете, это всё? Нет.
Дальше была летающая лаборатория. Это Ту-154, у которого система управления настроена так, что самолёт реагирует на выработанные БЦВМ управляющие воздействия, как если бы он был не Ту-154, а «Буран». Конечно, существует возможность быстро «вернуться» нормальный режим. «Буранский» включался только на время эксперимента.
Венцом же испытаний были 24 полёта экземпляра «Бурана», сделанного специально для этого этапа. Он назывался БТС-002, имел 4 двигателя от того же Ту-154 и мог сам взлетать с полосы. Садился он в процессе испытаний, конечно, с выключенными движками, – ведь «в штате» космический корабль садится в режиме планирования, на нём никаких атмосферных двигателей нет.
Сложность этой работы, а точнее, нашего программного-алгоритмического комплекса можно проиллюстрировать вот чем. В одном из полётов БТС-002. летел «на программе» до касания полосы основными стойками шасси. Затем пилот брал управление и опускал носовую стойку. Потом опять включалась программа и вела аппарат до полной остановки.
Кстати, это довольно-таки понятно. Пока аппарат в воздухе, у него нет ограничений на вращения вокруг всех трёх осей. И вращается он, как положено, вокруг центра масс. Вот он коснулся полосы колёсами основных стоек. Что происходит? Вращение по крену теперь невозможно вообще. Вращение по тангажу идёт уже не вокруг центра масс, а вокруг оси, проходящей через точки касания колёс, и оно пока свободное. А вращение по курсу теперь сложным образом определяется соотношением управляющего момента от руля направления и силы трения колёс о полосу.
Вот такой непростой режим, столь радикально отличающийся и от полёта, и от пробега по полосе «на трёх точках». Потому что, когда на полосу опустится и переднее колесо, то – как в анекдоте: уже никто никуда не вращается…
Всего намечалось построить 5 орбитальных кораблей. Кроме «Бурана» была почти готова «Буря» и почти наполовину «Байкал». Еще два корабля находящиеся в начальной стадии изготовления названий не получили. Системе «Энергия-Буран» не повезло — она родилась в неудачное для неё время. Экономика СССР уже была не в состоянии финансировать дорогостоящие космические программы. И какой-то рок преследовал космонавтов готовившихся к полётам на «Буране». Лётчики-испытатели В.Букреев и А.Лысенко погибли в авиакатастрофах в 1977 году, еще до перехода в группу космонавтов. В 1980 году погиб летчик-испытатель О.Кононенко. 1988 год забрал жизни А.Левченко и А Щукина. Уже после полета «Бурана» погиб в авиакатастрофе Р.Станкявичус — второй пилот для пилотируемого полёта крылатого КК. Первым пилотом был назначен И. Волк.
Не повезло и «Бурану». После первого и единственного успешного полёта корабль хранился в ангаре на космодроме «Байконур». 12 мая 2012 2002 года обрушилось перекрытие цеха в котором находились » Буран» и макет «Энергии». На этом печальном аккорде и закончилось существование крылатого космического корабля, подававшего столь большие надежды.
После обвала перекрытия
Шаттл »Discovery» изнутри Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -
205 минут полета корабля "Буран" стали оглушительной сенсацией. И главное - посадка. Впервые в мире советский челнок приземлился в автоматическом режиме. Американские челноки этому так и не научились: садились только в ручном.
Почему триумфальный старт оказался единственным? Что потеряла страна? И есть ли надежда, что российский челнок все-таки полетит к звездам? Об этом накануне 25-летия полета "Бурана" корреспондент "РГ" беседует с одним из его создателей, в прошлом - начальником отдела НПО "Энергия", а ныне - профессором МАИ, доктором технических наук Валерием Бурдаковым.
Валерий Павлович, говорят, что космический корабль "Буран" стал самой сложной машиной, когда-либо созданной человечеством.
Валерий Бурдаков: Безусловно. До него лидером был американский "Спейс Шаттл".
Правда, что "Буран" мог бы подлетать к спутнику в космосе, захватить его манипулятором и отправить к себе в "чрево"?
Валерий Бурдаков: Да, как и американский "Спейс Шаттл". Но возможности "Бурана" были значительно шире: и по массе доставляемых на Землю грузов (20-30 тонн вместо 14,5), и по диапазонам их центровок. Мы могли бы станцию "Мир" спустить с орбиты и превратить в музейный экспонат!
Американцы испугались?
Валерий Бурдаков: Вахтанг Вачнадзе, одно время руководивший НПО "Энергия", рассказывал: по программе СОИ США хотели отправить в космос 460 военных аппаратов, на первом этапе - около 30. Узнав про успешный полет "Бурана", они отказались от этой затеи.
"Буран" стал нашим ответом американцам. Почему они были убеждены, что мы не сможем создать ничего подобного шаттлу?
Валерий Бурдаков: Да, американцы всерьез делали подобные заявления. Дело в том, что в середине 1970-х годов наше отставание от США оценивалось в 15 лет. У нас не хватало опыта работы с большими массами жидкого водорода, не было многоразовых жидкостных ракетных двигателей, крылатых космических аппаратов. Не говоря уж об отсутствии такого аналога, как Х-15 в США, а также самолетов класса "Боинг-747".
И тем не менее "Буран" оказался буквально напичкан, как сегодня говорят, инновациями?
Полет корабля "Буран" стал мировой сенсацией 1988 года. Фото: Игорь Курашов/ РГ.
Валерий Бурдаков: Совершенно верно. Беспилотная посадка, отсутствие токсичного топлива, горизонтальные летные испытания, авиатранспортировка баков ракеты на спине специально созданного самолета... Все было супер.
Многие помнят потрясающее фото: космический корабль "оседлал" самолет "Мрия". Крылатый гигант родился именно под "Буран"?
Валерий Бурдаков: И не только "Мрия". Ведь огромные 8-метровые в диаметре баки ракеты "Энергия" надо было доставлять на Байконур. Как? Рассматривали несколько вариантов, и даже такой: прорыть канал от Волги до Байконура! Но все они тянули на 10 миллиардов рублей, или 17 миллиардов долларов. Что делать? Денег таких нет. Нет и времени на такое строительство - более 10 лет.
Наш отдел подготовил отчет: транспортировка должна быть по воздуху, т.е. самолетами. Что тут началось!.. Меня обвинили в фантазерстве. Но и самолет Мясищева 3М-Т (названный впоследствии его именем ВМ-Т), и самолет "Руслан", и самолет "Мрия", на которые мы вдвоем с представителем ВВС составляли техзадания, взлетели.
А почему даже среди конструкторов оказалось так много противников "Бурана"? Феоктистов прямо говорил: многоразовость - это очередной блеф, а академик Мишин даже называл "Буран" не иначе как "Бурьяном".
Валерий Бурдаков: Их незаслуженно обидели, отстранив от многоразовой тематики.
Кто первым задумался над проектом орбитального корабля самолетной схемы и самолетных возможностей посадки на взлетно-посадочную полосу?
Валерий Бурдаков: Королев! Вот что я слышал от самого Сергея Павловича. В 1929 году ему 23 года, и он уже известный планерист-паритель. Королев вынашивал идею: поднять планер на 6 км, а потом, с герметичной кабиной, в стратосферу. Он решил поехать в Калугу к Циолковскому, чтобы подписать письмо о целесообразности такого высотного полета.
Циолковский подписал?
Валерий Бурдаков: Нет. Он раскритиковал идею. Сказал, что без жидкостного ракетного двигателя планер на большой высоте будет неуправляем и, разогнавшись при падении, сломается. Подарил книжечку "Космические ракетные поезда" и посоветовал подумать о применении ЖРД для полетов не в стратосферу, а еще выше, в "эфирное пространство".
Интересно, как отреагировал Королев?
Валерий Бурдаков: Он не скрывал досады. И даже отказался от автографа! Хотя книжечку прочитал. Друг Королева, авиаконструктор Олег Антонов рассказывал мне, как на планерных слетах в Коктебеле после 1929 года многие шептались: а не пошатнулся ли в уме их Серега? Мол, летает на планере-бесхвостке и говорит, что он лучше всех подходит для установки на нем ЖРД. Подбил летчика Анохина специально сломать планер в воздухе во время "испытания на флаттер"...
Королев и сам спроектировал какой-то сверхпрочный планер?
Валерий Бурдаков: Да, "Красная звезда". Летчик Степанченок впервые в мире на этом планере сделал несколько "мертвых петель". И планер не сломался! Любопытный факт. Когда первая пятерка космонавтов поступила в академию Жуковского, им решили предложить темы диплома по кораблю "Восток". Но Королев категорически возразил: "Только орбитальный корабль самолетной схемы! Это наше будущее! Пусть на примере маленького космического кораблика с крыльями поймут, что к чему".
А что за казус случился тогда с Германом Титовым?
Валерий Бурдаков: Тот по наивности посчитал, что действительно все понял, и попросил Королева принять его. "Мы, - говорит, - летаем на плохих кораблях. Большие перегрузки, при спуске как на булыжной мостовой трясет. Нужен корабль самолетной схемы, и мы его уже спроектировали!". Королев улыбнулся: "А инженерный диплом ты уже получил?". "Нет еще" - ответил Герман. "Вот когда получишь, тогда и приходи - поговорим на равных".
Когда вы начали заниматься "Бураном"?
Валерий Бурдаков: Еще в 1962 году, при поддержке Сергея Павловича, я получил свое первое авторское свидетельство на многоразовый космический носитель. Когда поднялась шумиха вокруг американского шаттла, вопрос о том, надо или не надо делать такой же у нас, еще не был решен. Однако так называемая "служба N 16" в НПО "Энергия" под руководством Игоря Садовского в 1974 году была сформирована. Проектных отделов в ней было два - мой по самолетным делам и Ефрема Дубинского - по носителю.
Сборка макета корабля "Буран" для авиасалона МАКС-2011 в Жуковском. Фото: РИА Новости www.ria.ru
Мы занимались переводами, научным анализом, редактированием и изданием "букварей" по шаттлу. И сами, без лишнего шума, разрабатывали свой вариант корабля и носителя для него.
Но ведь Глушко, который после снятия Мишина возглавил "Энергию", тоже не поддерживал многоразовую тематику?
Валерий Бурдаков: Он всюду твердил, что заниматься челноком не будет. Поэтому, когда Глушко однажды вызвали в ЦК к Устинову, сам не поехал. Отправил меня. Там обрушился шквал вопросов: зачем нужна многоразовая космическая система, какой она может быть, и т.д. После этого визита я подписал у Глушко Техническую справку - основные положения по теме "Буран". Устинов в кратчайший срок подготовил решение, которое утвердил Брежнев. Но понадобились еще десятки совещаний с руганью и обвинениями в некомпетентности, пока не выработали единое мнение.
А какую позицию занимал ваш основной авиационный смежник - главный конструктор НПО "Молния" Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский?
Валерий Бурдаков: В отличие от авиационного министра Дементьева, Лозино-Лозинский всегда был на нашей стороне, хоть вначале и предлагал свои варианты. Мудрый был человек. Вот, например, как он положил конец разговорам о невозможности беспилотной посадки. Он сказал управленцам, что больше к ним обращаться не станет, а попросит сделать систему автоматической посадки... пионеров с Тушинского аэродрома, поскольку неоднократно наблюдал, с какой точностью приземляются их радиоуправляемые модели. И инцидент был исчерпан к неудовольствию его начальства.
Космонавты тоже были недовольны. Думали, что верх возьмет позиция Дементьева. Письмо в ЦК написали: им автоматическая посадка не нужна, они хотят сами управлять "Бураном".
Говорят, что свое имя "Буран" получил перед самым стартом?
Валерий Бурдаков: Да. Глушко предлагал назвать корабль "Энергией", Лозино-Лозинский - "Молнией". Появился консенсус - "Байкал". А "Буран" предложил генерал Керимов. Надпись еле-еле отскребли уже перед стартом и нанесли новую.
Точность приземления "Бурана" сразила всех наповал...
Валерий Бурдаков: Когда корабль уже показался из-за облаков, один из начальников, как в бреду, повторял: "Щас разобьется, щас разобьется!". Правда, он употреблял другое слово. Все ахнули, когда "Буран" стал разворачиваться поперек ВПП. А на самом деле этот маневр был заложен в программу. Но тот начальник этого нюанса, по-видимому, не знал или позабыл. Корабль вышел точно на полосу. Боковое отклонение от осевой линии - всего 3 метра! Это высочайшая точность. 205 минут полета "Бурана", как и все полеты самолетов со сверхгабаритными грузами, прошли без единого замечания к проектантам.
Что вы почувствовали после такого триумфа?
Валерий Бурдаков: Это словами не передать. Но впереди нас ждала другая "сенсация": успешный инновационный проект закрыли. 15 миллиардов рублей - оказались потраченными зря.
Будет ли когда-нибудь использован научный и технический задел "Бурана"?
Валерий Бурдаков: "Буран", как и шаттл, применять было нерентабельно из-за дорогой и неуклюжей системы выведения. Но уникальные технические решения могут быть развиты в "Буране-М". Новый, модифицированный с учетом последних достижений, корабль может стать очень быстрым, надежным и удобным средством для межконтинентальной авиакосмической перевозки грузов, просто пассажиров и туристов. Но для этого надо создать многоразовый одноступенчатый всеазимутальный экологичный носитель МОВЭН. Он придет на смену ракете "Союз". Причем для него не нужно будет такого громоздкого старта, поэтому он сможет запускаться и с космодрома "Восточный".
Заделы по "Бурану" не пропали. Автоматическая самолетная посадка дала жизнь истребителям пятого поколения и многочисленным беспилотникам. Просто мы, как это было и с искусственным спутником Земли, оказались первыми.
У Королева вы работали в 3-м отделе, определяющем перспективы развития космонавтики. Какая перспектива у космонавтики нынешней?
Валерий Бурдаков: На смену углеводородной грядет эра атомной и солнечной энергетики, немыслимой без широкого использования самых разных космических средств. Для создания космических солнечных электростанций, подающих энергию земным потребителям, потребуются носители на полезный груз в 250 тонн. Они будут созданы на базе МОВЭН. А если говорить о космонавтике в целом, то она будет обеспечивать все потребности человечества, а не только информационную, как сейчас.
Кстати
Всего было построено пять летных экземпляров корабля "Буран".
Корабль 1.01 "Буран" - совершил единственный полет. Хранился в монтажно-испытательном корпусе на Байконуре. В мае 2002 года уничтожен при обрушении крыши.
Корабль 1.02 - должен был совершить второй полет и стыковаться с орбитальной станцией "Мир". Сейчас экспонат музея космодрома Байконур.
Корабль 2.01 - был готов на 30 - 50 %. Находился на Тушинском машзаводе, потом - на причале Химкинского водохранилища. В 2011 году перевезен для реставрации в ЛИИ г. Жуковский.
Корабль 2.02 - был готов на 10 - 20 %. Разобран на стапелях завода.
Корабль 2.03 - задел уничтожен и вывезен на свалку.
Прародитель «Бурана»
«Буран» разрабатывался под влиянием опыта заокеанских коллег, создавших легендарные «космические челноки». Многоразовые корабли Space Shuttle проектировались в рамках программы NASA «Космическая транспортная система», и первый старт первый челнок совершил 12 апреля 1981 года - к юбилею полета Гагарина. Именно эту дату можно считать отправной точкой в истории многоразовых космических кораблей.
Главным недостатком шаттла была его цена. Стоимость одного запуска обходилась американским налогоплательщикам в 450 млн долларов. Для сравнения, цена запуска одноразового «Союза» – 35-40 млн долларов. Так почему же американцы пошли по пути создания именно таких космических кораблей? И почему советское руководство так сильно заинтересовалось американским опытом? Все дело в гонке вооружений.
Space Shuttle – детище Холодной войны, точнее – амбициозной программы «Стратегическая оборонная инициатива» (СОИ), задачей которой было создание системы противодействия советским межконтинентальным ракетам. Колоссальный размах проекта СОИ привел к тому, что его окрестили «Звездными войнами».
Разработка шаттла не осталась незамеченной в СССР. В умах советских военных корабль предстал чем-то вроде сверхоружия, способного нанести ядерный удар из космических глубин. На самом деле, многоразовый корабль создавался лишь для доставки на орбиту элементов системы ПРО. Идея использовать шаттл как орбитальный ракетоносец действительно звучала, но американцы отказались от нее еще до первого полета корабля.
Гибель челнока «Челленджер» стала одним из самых драматичных эпизодов в истории мировой космонавтики. Катастрофа произошла 28 января 1986 года, сразу после взлета корабля. Причиной стало повреждение одного из боковых ускорителей. Драматизма ситуации придал тот факт, что на борту шаттла находилась Криста Маколифф (Christa McAuliffe) – школьная учительница, принимавшая участие в проекте «Учитель в космосе». Поэтому широкое внимание публики было приковано к миссии задолго до катастрофы, и крушение «Челленджера» стало для США национальной трагедией.
Многие в СССР опасались также, что шаттлы могут использоваться для похищения советских космических аппаратов. Опасения были небезосновательны: шаттл имел на борту внушительный манипулятор, а грузовой отсек легко вмещал даже крупные космические спутники. Впрочем, в планы американцев похищение советских кораблей, похоже, не входило. Да и как на международной арене можно было бы объяснить подобный демарш?
Однако в Стране Советов начали задумываться над альтернативой заокеанскому изобретению. Отечественный корабль должен был служить как военным, так и мирным целям. Он мог использоваться для проведения научных работ, доставки грузов на орбиту и их возвращения на Землю. Но главным назначением «Бурана» было выполнение военных задач. Он виделся главным элементом космической боевой системы, рассчитанной как на противодействие возможной агрессии со стороны США, так и на нанесение контрударов.
В 1980-е годы разрабатывались боевые орбитальные аппараты «Скиф» и «Каскад». Они во многом были унифицированы. Их вывод на орбиту рассматривался в качестве одной из главных задач программы «ЭнергияБуран». Боевые системы должны были уничтожать баллистические ракеты и военные космические аппараты США лазерным или ракетным вооружением. Для уничтожения же целей на Земле предполагали использовать орбитальные головные части ракеты Р-36орб, которые бы размещались на борту «Бурана». Боевой блок имел термоядерный заряд мощностью 5Мт. Всего «Буран» мог взять на борт до пятнадцати таких блоков. Но существовали даже более амбициозные проекты. Например, рассматривался вариант строительства космической станции, боевыми блоками которой были бы модули корабля «Буран». Каждый такой модуль нес в грузовом отсеке поражающие элементы, и в случае войны они должны были обрушиться на голову неприятеля. Элементы были планирующими носителями ядерного оружия, размещавшимися на так называемых револьверных установках внутри грузового отсека. Модуль «Бурана» мог вместить до четырех револьверных установок, каждая из которых несла до пяти поражающих элементов. На момент первого запуска корабля все эти боевые элементы находились на стадии разработки.
При всех этих планах, ко времени первого полета корабля сколько-нибудь четкого понимания его боевых задач не существовало. Не было единства и у вовлеченных в проект специалистов. Среди руководителей страны находились как сторонники, так и ярые противники создания «Бурана». Но ведущий разработчик «Бурана» Глеб Лозино-Лозинский всегда поддерживал концепцию многоразовых аппаратов. Свою роль в появлении «Бурана» сыграла позиция министра обороны Дмитрия Устинова, видевшего в шаттлах угрозу для СССР и требовавшего достойного ответа на американскую программу.
Именно страх перед «новым космическим оружием» заставил советское руководство пойти по пути заокеанских конкурентов. Поначалу корабль даже задумывался не столько альтернативой, сколько точной копией шаттла. Чертежи американского корабля разведка СССР добыла еще в середине 1970?х годов, и теперь конструкторы должны были построить свой собственный. Но возникшие трудности вынудили разработчиков искать уникальные решения.
Так, одной из главных проблем стали двигатели. СССР не имел силовой установки, равной по своим характеристикам американскому SSME. Советские двигатели оказались больше, тяжелее и имели меньшую тягу. А ведь географические условия космодрома «Байконур» требовали, наоборот, большей тяги, в сравнении с условиями мыса Канаверал. Дело в том, что чем ближе стартовая площадка находится к экватору, тем большую полезную массу может вывести на орбиту один и тот же тип ракеты-носителя. Преимущество американского космодрома перед «Байконуром» оценивалось примерно в 15%. Все это привело к тому, что конструкцию советского корабля пришлось изменить в сторону уменьшения массы.
Всего над созданием «Бурана» работали 1200 предприятий страны, и за время его разработки было получено 230 уникальных технологий.
До разработки «Бурана» Лозино-Лозинский руководил работами по проекту «Спираль», одному из самых амбициозных в истории космонавтики. Программа подразумевала создание «космического истребителя» и была ответом на американский проект X-20 Dyna Soar. Как Dyna Soar, так и «Спираль» были свернуты ради других, более реалистичных разработок. В наше время многие упрекают руководителей СССР за то, что они пожертвовали перспективной «Спиралью» ради корабля «Буран».
Первый полет
Свое имя «Буран» корабль получил буквально перед первым – и, как оказалось, последним – стартом, который состоялся 15 ноября 1988 года. «Буран» был запущен с космодрома «Байконур» и 205 минут спустя, дважды облетев планету, там же совершил посадку. Лишь два человека в мире могли видеть взлет советского корабля своими глазами – летчик истребителя МиГ-25 и бортоператор космодрома: «Буран» летел без экипажа, и с момента взлета до касания с землей им управлял бортовой компьютер.
Полет корабля стал уникальным событием. Впервые за все время космических полетов многоразовый аппарат смог самостоятельно вернуться на Землю. При этом отклонение корабля от осевой линии составило всего лишь три метра. По словам очевидцев, некоторые высокопоставленные лица не верили в успех миссии, полагая, что корабль разобьется при посадке. Действительно, когда аппарат вошел в атмосферу, его скорость составляла 30 тыс. км/ч, так что «Бурану» пришлось маневрировать, чтобы замедлиться – но в итоге полет прошел на ура.
Советским специалистам было чем гордиться. И хотя у американцев имелся гораздо больший опыт в этой области, садиться самостоятельно их шаттлы не могли. Впрочем, летчики и космонавты далеко не всегда готовы доверить свою жизнь автопилоту, и впоследствии к программному обеспечению «Бурана», все же, добавили возможность ручной посадки.
Специально для транспортировки «Бурана» был создан самый большой в мире самолет – Ан-225 «Мрия». Длина гиганта составила 84 м, а размах крыльев – 88 м. Был построен лишь один экземпляр, который по сей день эксплуатируется компанией Antonov Airlines. Примечательно, что по такому же пути пошли американцы, приспособив для транспортировки шаттла Boeing-747.
Особенности
«Буран» был построен по аэродинамической схеме «бесхвостка» и имел треугольное крыло. Как и его заокеанские собраться, он был довольно велик: 36,4 м в длину, размах крыльев – 24 м, стартовая масса – 105 т. Просторная цельносварная кабина вмещала до десяти человек.
Одним из важнейших элементов конструкции «Бурана» была теплозащита. В некоторых местах аппарата при взлете и посадке температура могла достигать 1430 оС. Для защиты корабля и экипажа использовались углерод-углеродные композиты, кварцевое волокно и войлочные материалы. Общий вес теплозащитных материалов превышал 7 т.
Большой грузовой отсек позволял взять на борт крупные грузы, например, космические спутники. Для вывода в космос таких аппаратов «Буран» мог использовать огромный манипулятор, аналогичный тому, который имелся на борту шаттла. Общая грузоподъемность «Бурана» составляла 30 т.
В запуске корабля участвовали две ступени. На начальном этапе полета от «Бурана» отстыковывались четыре ракеты с жидкостными двигателями РД-170 – самыми мощными из всех когда-либо созданных жидкотопливных двигателей. Тяга РД-170 составляла 806,2 тс, а его время работы – 150 с. Каждый такой двигатель имел четыре сопла. Вторая ступень корабля – четыре жидкостных кислородно-водородных двигателя РД-0120, установленных на центральном топливном баке. Время работы этих двигателей доходило до 500 с. После того как топливо было выработано, корабль отстыковывался от огромного бака и самостоятельно продолжал полет. Сам челнок можно считать третьей ступенью космического комплекса. Вообще ракета-носитель «Энергия» была одной из самых мощных в мире, и имела очень большой потенциал.
Едва ли не главным требованием к программе «Энергия – Буран» была максимальная многоразовость. И действительно: единственной одноразовой частью этого комплекса должен был стать гигантский топливный бак. Однако в отличие от двигателей американских шаттлов, которые мягко приводнялись в океане, советские ускорители приземлялись в степи рядом с Байконуром, так что использовать их повторно было довольно проблематично.
Еще одна особенность «Бурана» заключалась в том, что его маршевые двигатели были не частью самого аппарата, а находились на ракете-носителе – а точнее, на топливном баке. Иными словами, все четыре двигателя РД-0120 сгорали в атмосфере, в то время как двигатели шаттла возвращались вместе с ним. В перспективе советские конструкторы хотели сделать РД-0120 многоразовыми, и это значительно бы удешевило программу «Энергия-Буран». Помимо этого, корабль должен был получить два встроенных реактивных двигателя для маневров и посадки, но к своему первому полету аппарат ими оборудован не был и фактически представлял собой «голый» планер. Как и его американский собрат, «Буран» мог зайти на посадку только один раз – в случае ошибки второго шанса не было.
Большим плюсом было то, что советская концепция позволяла вывести на орбиту не только корабль, но и дополнительные грузы массой до 100 т. Отечественный челнок имел некоторые преимущества перед шаттлами. Например, он мог брать на борт до десяти человек (против семи членов экипажа у шаттла) и был способен провести на орбите больше времени – около 30 суток, в то время как самый продолжительный полет шаттла составил только 17.
В отличие от шаттла, имел «Буран» и систему спасения экипажа. На малой высоте пилоты могли катапультироваться, а случись непредвиденная ситуация выше, корабль отделился бы от ракеты-носителя и совершил посадку на манер самолета.
Что в итоге?
Судьба «Бурана» с самого рождения была непростой, а развал СССР только усугубил сложности. К началу 1990-х на программу «Энергия-Буран» было потрачено 16,4 млрд советских рублей (около 24 млрд долларов), притом что дальнейшие ее перспективы оказались весьма туманны. Поэтому в 1993 году руководство России приняло решение отказаться от проекта. К тому моменту успели построить два космических корабля, еще один находился в производстве, а четвертый и пятый – лишь закладывались.
В 2002 году совершивший первый и единственный космический полет «Буран» погиб при обрушении крыши одного из корпусов космодрома «Байконур». Второй корабль остался в музее космодрома и является собственностью Казахстана. Наполовину покрашенный третий образец можно было видеть на выставке авиасалона МАКС-2011. Четвертый и пятый аппарат достраивать уже не стали.
«Говоря об американском шаттле и нашем «Буране», нужно, прежде всего, понимать, что эти программы были военными, и та, и другая, – говорит специалист в аэрокосмической области, кандидат физических наук Павел Булат. – Схема у «Бурана» была более прогрессивная. Отдельно ракета, отдельно – полезная нагрузка. Говорить о какой-то экономической эффективности не приходилось, но в техническом плане комплекс «Буран-Энергия» был значительно лучше. В том, что советские инженеры отказались от размещения двигателей на корабле, нет ничего вынужденного. Мы спроектировали отдельную ракету, у которой полезная нагрузка навешивалась сбоку. Ракета имела удельные характеристики, непревзойденные ни до, ни после. Она могла быть спасаемой. Зачем в таких условиях ставить двигатель на корабль?... Это просто удорожание и снижение весовой отдачи. Да и организационно: ракету делала РКК «Энергия», планер – НПО «Молния». Наоборот, у США это было вынужденным решением, только не техническим, а политическим. Ускорители сделали с твердотопливным ракетным двигателем, чтобы загрузить производителей. «Буран» же, хоть и делался по прямому распоряжению Устинова, «как шаттл», но был выверен с технической точки зрения. Он действительно получился намного совершеннее. Программу закрыли – жаль, но, объективно, не было полезной нагрузки ни для ракеты, ни для самолета. К первому пуску готовились год. Поэтому разорились бы на таких запусках. Чтобы было понятно, стоимость одного пуска примерно равнялась стоимости ракетного крейсера класса «Слава».
Конечно, «Буран» перенял многие черты своего американского прародителя. Но конструктивно шаттл и «Буран» сильно отличались. Оба корабля имели как неоспоримые достоинства, так и объективные недостатки. Несмотря на прогрессивную концепцию «Бурана», одноразовые корабли были, есть и в обозримом будущем останутся гораздо более дешевыми кораблями. Поэтому закрытие проекта «Буран», как и отказ от шаттлов, видится решением правильным.
В 2013 году вице-премьер РФ Дмитрий Рогозин высказал предположение, что испытания «Бурана» могут продолжиться в современной России. Он указал на то, что многоразовые корабли намного опередили свое время, и в будущем придется к ним вернуться. Впрочем, многие увидели в этом заявлении обыкновенный популизм.
История создания шаттла и «Бурана» заставляет лишний раз задуматься о том, сколь обманчивыми бывают выгодные, на первый взгляд, перспективные технологии. Конечно, новые многоразовые аппараты рано или поздно увидят свет, но что это будут за корабли – вопрос иной.
Есть и другая сторона вопроса. Во время создания «Бурана» космическая отрасль получила бесценный опыт, который в будущем можно было применить для создания других многоразовых кораблей. Сам факт успешной разработки «Бурана» говорит о высочайшем технологическом уровне СССР.
Наш эксперт: Павел Булат, специалист в аэрокосмической области, кандидат физических наук.
Практически каждый, кто жил в СССР и кто хотя бы немного интересуется космонавтикой, слышал о легендарном «Буране», крылатом космическом корабле, выводившемся на орбиту в комплексе с ракетой-носителем «Энергия». Гордость советского космического ракетостроения, орбитальный аппарат «Буран» совершил свой единственный полёт во времена перестройки и был сильно повреждён при обвале крыши ангара на Байконуре в начале нового тысячелетия. Какова же судьба этого корабля, и почему был заморожена программа многоразовой космической системы «Энергия-Буран», мы и попытаемся разобраться.
История создания
«Буран» - крылатый космический орбитальный корабль многоразового применения самолётной конфигурации. Его разработка началась в 1974-1975 годах на основе «Комплексной ракетно-космической программы», которая была ответом советской космонавтики на известия в 1972 году о том, что США приступило к осуществлению программы «Спейс-Шаттл». Так что разработка подобного корабля была в то время стратегически важной задачей для сдерживания потенциального противника и сохранения Советским Союзом позиций космической сверхдержавы.
Первые проекты «Бурана», появившиеся в 1975 году, были практически идентичны американским шаттлам не только по внешнему виду, но также по конструктивному расположению основных узлов и блоков, включая маршевые двигатели. После многочисленных доработок «Буран» стал таким, каким его запомнил весь мир после полёта в 1988 году.
В отличие от американских челноков, он мог доставлять на орбиту больший вес грузов (до 30 тонн), а также возвращать на землю до 20 тонн. Но главным отличием «Бурана» от шаттлов, определившим его конструкцию, было иное размещение и количество двигателей. На отечественном корабле отсутствовали маршевые двигатели, которые были перенесены на ракету-носитель, но имелись двигатели довыведения его на орбиту. Кроме того, они получились несколько тяжелее.
Первый, единственный и полностью успешный полёт «Бурана» состоялся 15 ноября 1988 года. Запуск на орбиту МКС «Энергия-Буран» осуществился с космодрома Байконур в 6.00 утра. Это был полностью автономный полёт, не управляемый с Земли. Полёт длился 206 минут, в течение которых корабль стартовал, вышел на земную орбиту, облетел два раза вокруг Земли, благополучно вернулся и сел на аэродроме. Это было чрезвычайно радостное событие для всех разработчиков, конструкторов, всех, кто как-либо участвовал в создании данного технического чуда.
Печально, что именно этот корабль, совершивший «самостоятельный» триумфальный полёт, в 2002 году был погребён под обломками обрушившейся крыши ангара.
В 90-е годы государственное финансирование на космические разработки стало резко сокращаться, и в 1991 году МКС «Энергия-Буран» перевели из оборонной программы в космическую программу для решения народно-хозяйственных задач, после чего в следующем 1992 году Российское космическое агентство решило прекратить работы над проектом многоразовой системы «Энергия-Буран», и созданный задел подвергся консервации.
Устройство корабля
Фюзеляж корабля условно разделяется на 3 отсека: носовой (для экипажа), средний (для полезного груза) и хвостовой.
Нос корпуса конструктивно состоит из носового кока, герметичной кабины и двигательного отсека. Внутреннее пространство кабины разделено полами, которые образуют палубы. Палубы вместе со шпангоутами обеспечивают необходимую прочность кабине. В передней части кабины сверху находятся иллюминаторы.
Кабина разделена на три функциональные части: командный отсек, где размещён основной экипаж; бытовой отсек - для размещения дополнительного экипажа, скафандров, спальных мест, системы обеспечения жизнедеятельности, средств личной гигиены, пяти блоков с аппаратурой системы управления, элементами системы терморегулирования, радиотехнической и телеметрической аппаратурой; агрегатный отсек, обеспечивающий работу систем терморегуляции и жизнеобеспечения.
Для размещения на «Буране» груза предусмотрен вместительный грузовой отсек общим объёмом примерно 350 м3, длиной 18,3 м и диаметром 4,7 м. Сюда поместился бы, например, модуль «Квант» или основной блок станции «Мир», при этом данный отсек позволяет также обслуживать размещённые грузы и осуществлять контроль за работой бортовых систем до самого момента выгрузки из «Бурана».
Общая длина корабля «Буран» 36,4 м, диаметр фюзеляжа 5,6 м, высота на шасси 16,5 м, размах крыла 24 м. Шасси имеет базу 13 м, колею 7 м.
Основной экипаж планировался из 2-4 человек, однако космический корабль может взять на борт дополнительно ещё 6-8 исследователей для проведения на орбите различных работ, то есть «Буран» фактически можно назвать десятиместным аппаратом.
Длительность полета определяется специальной программой, максимальное время установлено до 30 суток. На орбите хорошие маневренные возможности корабля «Буран» обеспечиваются благодаря дополнительным запасам топлива до 14 тонн, номинальный топливный запас 7,5 тонн. Объединенная двигательная установка аппарата «Буран» представляет собой сложную систему, включающую 48 двигателей: 2 двигателя орбитального маневрирования для довыведения аппарата на орбиту с тягой по 8,8 тонн, 38 реактивных двигателей управления движением с тягой 390 кг и ещё 8 двигателей для прецизионных перемещений (точной ориентации) с тягой по 20 кг. Все эти двигатели питаются из единых баков углеводородным горючим «циклином» и жидким кислородом.
В хвостовом отсеке «Бурана» располагаются двигатели орбитального маневрирования, а в блоках носового и хвостового отсеков находятся двигатели управления. В ранних проектах также предусматривались два воздушно-реактивных двигателя с тягой по 8 тонн для возможности полета с глубоким боковым маневром в режиме посадки. Эти двигатели не вошли в более поздние конструкции корабля.
Двигатели «Бурана» дают возможность выполнять следующие основные операции: стабилизация комплекса «Энергия-Буран» перед его разделением со второй ступенью, отделение и увод корабля «Бурана» от ракеты-носителя, довывод его на начальную орбиту, формирование и коррекция рабочей орбиты, ориентация и стабилизация, межорбитальные переходы, сближение и стыковка с другими космическими аппаратами, уход с орбиты и торможение, управление положением аппарата относительно его центра масс и др.
На всех стадиях полёта «Бураном» управляет электронный мозг корабля, он также управляет работой всех ботовых систем и обеспечивает навигацию. На участке довыведения контролирует выход на опорную орбиту. При орбитальном полете обеспечивает коррекцию орбиты, сход с орбиты и погружение в атмосферу на допустимую высоту с последующим возвратом на рабочую орбиту, программные развороты и ориентацию, межорбитальные переходы, зависание, сближение и стыковку с сотрудничающим объектом, закрутку вокруг любой из трёх осей. При спуске контролирует сход корабля с орбиты, его снижение в атмосфере, необходимые боковые маневры, прибытие на аэродром и посадку.
Основа автоматической системы управления кораблём - быстродействующий вычислительный комплекс, представленный четырьмя взаимозаменяемыми компьютерами. Комплекс способен моментально решать все задачи в рамках своих функций и, в первую очередь, увязывать с программой полёта текущие баллистические параметры корабля. Система автоматического управления «Бурана» настолько совершенна, что при будущих полетах экипаж корабля в этой системе рассматривается лишь как звено, которое дублирует автоматику. В этом было принципиальное отличие советского челнока от американских шаттлов – наш «Буран» мог весь полёт выполнить в автоматическом беспилотном режиме, побывать в космосе, благополучно вернуться на землю и сесть на аэродроме, что наглядно продемонстрировал его единственный полёт в 1988 году. Посадка же американских шаттлов осуществлялась полностью на ручном управлении при неработающих двигателях.
Наша машина была гораздо манёвреннее, сложнее, «умнее» своих американских предшественников и могла автоматически выполнять более широкий спектр функций.
Помимо этого, в «Буране» была разработана система экстренного спасения экипажа при чрезвычайных ситуациях. На небольших высотах для этого предназначалась катапульта для первых двух пилотов; при возникновении аварийной ситуации на достаточной высоте корабль мог отсоединяться от ракеты-носителя и производить экстренную посадку.
Впервые в ракетостроении на космическом аппарате была использована система диагностики, охватывающая все системы корабля, подключающая резервные комплекты оборудования или осуществляющая переход на резервный режим работы в случае возможных неисправностей.
Аппарат рассчитан на 100 полётов как в автономном, так и в пилотируемом режимах.
Настоящее
Крылатый космический корабль «Буран» мирного применения не нашёл, поскольку программа сама по себе была оборонной и в мирную экономику, тем более после распада СССР, интегрироваться не смогла. Тем не менее, это был большой технологический прорыв, на «Буране» отработаны десятки новых технологий и новых материалов, и жаль, что эти достижения не стали применять и развивать далее.
Где теперь находятся знаменитые в прошлом «Бураны», над которыми работали лучшие умы, тысячи рабочих и на которые было потрачено так много усилий и возлагалось столько надежд?
Всего существовало пять экземпляров крылатого корабля «Буран», в том числе недостроенные и начатые аппараты.
1.01 «Буран» - осуществил единственный беспилотный космический полет. Хранился на космодроме Байконур в монтажно-испытательном корпусе. На момент уничтожения при обрушении крыши в мае 2002 года был собственностью Казахстана.
1.02 – корабль был предназначен для второго полёта в режиме автопилота и стыковки с космической станцией «Мир». Находится также в собственности Казахстана и установлен в музее космодрома Байконур в качестве экспоната.
2.01 – готовность корабля составляла 30 - 50 %. Он находился на Тушинском машиностроительном заводе до 2004 года, затем провёл 7 лет на причале Химкинского водохранилища. И, наконец, в 2011 году переправлен для реставрации на аэродром г. Жуковский.
2.02 - 10-20 % готовности. Частично демонтирован на стапелях Тушинского завода.
2.03 - задел был полностью уничтожен.
Возможные перспективы
Проект «Энергия-Буран» закрыли в том числе из-за ненадобности доставки больших грузов на орбиту, а также их возвращения. Строящийся скорее для оборонных, нежели мирных целей, в эпоху «звёздных войн», отечественный космический челнок «Буран» намного опередил своё время.
Кто знает, возможно, его время ещё придёт. Когда освоение космоса станет более активным, когда на орбиту и, наоборот, на землю потребуется часто доставлять грузы и пассажиров.
И когда конструкторы доработают ту часть программы, которая касается сохранения и относительно благополучного возвращения на землю ступеней ракеты-носителя, т. е. сделают систему вывода на орбиту более удобной, что значительно удешевит и сделает многоразовым не только использование крылатого корабля, но и системы «Энергия-Буран» в целом.
В последнее время внимание мировой прессы и общественности приковано к различным новым разработкам к нашей Отечественной космической и . Конечно, в первую очередь это связано с геополитической обстановкой в мире и нашими холодными отношениями с ведущими странами мира.
Но на самом деле подобное пристальное внимание не совсем связано с событиями на Украине. Просто за последние 25 лет мир привык, что России нечем удивить. Но это не так. Несмотря ни на что, наша страна не прекращала разработку новейшей техники и шла к заветной цели восстановить свои силы на мировой арене космической техники и в военной промышленности.
И судя по всему мы, наконец-то начинаем восстанавливать свой военный и космический потенциал. Наше интернет-издание старается быть вне политики, но в условиях обстановки мы все-таки решили немного отвлечься и рассказать вам сегодня не про автомобильную технику, а про космическую, которая в любом случае всегда связана с политикой.
В этой области мы традиционно успешно конкурируем с США. В последние годы ведется много разговоров, что наша страна добилась успехов в Космической отрасли, только за счет копирования технологий у Американцев. Но мы решили доказать, что это не так на примере двух потрясающих космических кораблей: Российского "Бурана" и Американского "Шаттла".
Наша Российская программа космических челноков возникла, как ответ Американской программе «Space Shuttle». Все дело в том, что в тот момент наше руководство страны видело в Американской космической программе, угрозу национальной безопасности. В то время полагали, что новые Американские космические корабли были разработаны для доставки через космос ядерных зарядов в любую точку мира.
В результате наша космическая программа носила военный характер, в результате чего наши разработчики создали огромное количество удивительных и потрясающих идей, начиная от создания военных баз, и заканчивая созданием специальных станций для запуска ядерных ракет.
К сожалению тех, кто мало знаком с историей создания "Бурана", ошибочно полагают, что наш Отечественный космический челнок на самом деле копия "Шаттла".
Почему такой вывод делают люди? Все очень просто. Они руководствуются внешним видом, поскольку оба похожи друг на друга. Но их схожесть на самом деле связана с особенностью аэродинамических характеристик, которые должны быть применены в таких видах кораблей.
По тому же принципу и создаются самолеты, подводные лодки и другой транспорт, которые также похожи друг на друга. Все дело , и никто не может их заставить действовать по-другому. Именно из-за этого инженеры и разработчики не могут создать совершенно индивидуальный стиль своим разработкам.
Скорее всего, для разработки "Бурана" наши разработчики в любом случае использовали внешние параметра "Шаттла", но внутри наш Российский космический корабль был совершенно другой, из-за совершенно иной технологии.
Чтобы понять какой космический челнок лучше, необходимо начать сравнивать не только внешний вид, а детали конструкции. Вот именно в этот момент ко многим и приходит понимание что Российский "Буран" превосходит Западный челнок.
Для начала давайте сравним заднюю часть "Шаттла" и "Бурана":
Вы заметили разницу? В Американском "Шаттле" вы видите пять . Два двигателя для орбитального маневрирования (OMS) и три больших силовых установки, которые используются для запуска. Буран же имеет всего два двигателя для орбитального маневрирования и множество мелких двигателей для управления ориентацией.
Итак, в чем же разница? Ответ в видах ракетоносителей. "Шаттл" запускается с земли с помощью трех мощных двигателей, которые и выводят корабль на . Чтобы до космического пространства питать эти прожорливые двигатели в Американском корабле используется огромный топливный бак, который крепится с боку "Шаттла" (оранжевый огромный баллон).
Но правда, для того чтобы поднять "Шаттл" в космос этих трех двигателей как оказалось было не достаточно, так как вес корабля + топливо создает слишком большую нагрузку на силовые агрегаты.
Для того чтобы помочь трем основным двигателям челнока, Американские разработчики добавили для запуска два мощных твердотопливных ракетных ускорителя (SRBs), которые и помогают основным двигателям корабля преодолеть гравитацию. В итоге конструкция для вывода Шаттла в космос очень сложная, тяжелая и дорогостоящая.
После того как "Шаттл" выходил в открытый космос, для маневрирования использовались только двигатели (OMS). В итоге огромный топливный бак и две ракетных установки в космосе не использовались и создавали бесполезный балласт кораблю. В итоге эта бесполезная масса в последующем возвращалась назад на землю вместе с челноком. Согласитесь не лучшее решение.
Для многих не посвещённых может показаться, что нет больше другого оптимального способа, чтобы вывести подобный корабль в космическое пространство. Но на самом деле нет в мире ничего невозможного. Наши Отечественные разработчики учли не эффективность "Шаттла" и разработали уникальную технологию по выводу "Бурана" в космос.
Для того чтобы решить проблему бесполезного балласта корабля, наши инженеры и ученые разработали ракету, которая работала на жидком топливе. Именно она и исполняла роль вывода нашего челнока на орбиту.
Ракета называлась "Энергия". В итоге она и стала основным кораблем для вывода "Бурана" в космическое пространство. То есть наш корабль стал полезным грузом для "Энергии", а не основным кораблем. Подобное решение позволило нашим разработчикам отказаться от использования трех двигателей, которые используются на "Шаттле" для вывода корабля в космическое пространство. Это позволило снизить вес Отечественного корабля на 8 тонн.
В итоге благодаря низкому весу, грузоподъемность "Бурана" значительно превосходила Американский "Шаттл". К примеру, "Шаттл" мог максимум взять на борт до 25 тонн (при полете с земли в космос) и до 15 тонн груза при спуске на землю.
Наш Российский "Буран" при взлете мог брать на борт груз весом 30 тонн, а при спуске из космоса мог перевозить до 20 тонн груза. Как видите разница в грузоподъемности колоссальная.
Но самое важное и главное преимущество Российской программы космических челноков, это то, что при разработке "Бурана" наши специалисты, по сути, разработали два космических корабля. Например, ракета "Энергия" могла использоваться не только в целях вывода "Бурана" на орбиту.
Ракета "Энергия" без "Бурана" может доставлять на орбиту до 95 тонн груза. Самое потрясающее, что в Штатах до сих пор нет аналога подобной ракеты. Только недавно НАСА начала разработку собственной ракеты, которая будет создана на примере "Энергии".
Помимо ракеты "Энергии" разработчики на основе этого корабля также создали удивительный корабль "Полюс", который представлял собой военный корабль, который оснащался лазером, мощностью 1 мегаватт. Эта ракеты была предназначена для уничтожения спутников, на случай нападения на нашу страну внешнего врага.
К сожалению, во время тестовых испытаний "Полюс" потерпел крушение при маневрировании. В итоге опытный образец ракеты сгорел в атмосфере. Технологии Российских ученых того времени впечатляют.
Знаете, какое еще преимущество ракетоносителя "Бурана"? В отличие от "Шаттла", который доставляется с помощью ракеты работающей на твердом топливе, "Энергия" при необходимости может быть отключена от тяги.
Это стало возможным благодаря применению в ракете жидкого топлива. Например, ракетоноситель "Шаттла" не может быть при необходимости отключен от тяги. Это самый главный недостаток всех ракет работающих на твердом топливе.
НАСА, это поняла после катастрофы космического корабля "«Челленджер». В настоящий момент Американцы разрабатывают свои собственные космические ракеты на основе жидкого топлива, но, тем не менее, корабль "Союз" до сих пор заметно впереди планеты всей, за счет применения жидкого топлива, которое более безопаснее твердого.
Помимо безопасности, как мы уже сказали, "Буран" имел более лучшую грузоподъемность, но и это еще не все. Вот еще одно главное преимущество Российского космического корабля.
Когда в 1981 году Американцы начали испытание "Шаттла", то весь мир узнал, что новый космический корабль вмещает в себя двоих астронавтов.
Но когда в 1988 году наша страна начала проводить испытание "Бурана", то мировая общественность была потрясена технологиями нашей Космической отрасли. Дело в том что "Буран" был способен пилотироваться без участия космонавтов. Для того времени это бала фантастика.
Нет, конечно "Буран" имел возможность вмещать в себя космонавтов, но возможность автономной работы без участия людей, поражает экспертов даже в наши дни. Так что по сравнению с Американским челноком, наш "Буран" выглядит заметно выигрышнее.
Мощность ракетоносителя "Энергия" составляет 170,000,000 л.с.
Во время первого опытного тестового полета "Бурана" корабль был выведен в космос, вышел на орбиту, а затем самостоятельно в автоматическом режиме сел, как обычный самолет на взлетно-посадочную полосу. О таком корабле Американцы не могли, конечно, и мечтать.
Такая особенность работы "Бурана" давала возможность отправить в космос корабль без пассажиров. Например, для спасения космонавтов, которые терпят бедствие в космосе. Летчики-космонавты могли легко пересесть на "Буран" и спуститься на землю. "Шаттл" такой возможности не предоставлял из-за ограничения вместимости космонавтов и не возможности автономного полета.
Подводя итог, мы хотели бы отметить, что наша Российская программа Энергия-Буран добилась намного большего с технологической стороны, по сравнению с НАСА. И это, несмотря на то, что Американцы начали развивать программу "Шаттл" намного раньше нашей страны.
К сожалению, в наши дни обе программы России и США свернуты. Но в идеальном мире обе страны могли бы продолжить сотрудничество в космической отрасли, и, обменявшись технологиями, возможно, могли бы ускорить экспедицию на марс.
Но до этого пока далеко, хотя наша страна, несмотря на разногласия во многих вопросах продолжает сотрудничать с США в космической области.
Но мир устроен не так, как мы хотим.
